Question

19．2006年世界鋰離子電池總產(chǎn)量超過25億只，鋰電池消耗量巨大，對不可再生的金屬資源的消耗是相當(dāng)大的．因此鋰離子電池回收具有重要意義，其中需要重點回收的是正極材料，其主要成分為鈷酸鋰（LiCoO₂）、導(dǎo)電乙炔黑（一種炭黑）、鋁箔以及有機(jī)粘接劑．某回收工藝流程如下：

（1）上述工藝回收到的產(chǎn)物有Al（OH）₃．CoSO₄．Li₂CO₃．
（2）廢舊電池可能由于放電不完全而殘留有原子態(tài)的鋰，為了安全對拆解環(huán)境的要求是隔絕空氣和水分．
（3）堿浸后的濾液中加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液的pH較難操作，可改用通入足量的CO₂氣體，離子方程式為AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₂+HCO₃^-
（4）酸浸時如果用鹽酸代替H₂SO₄和H₂O₂的混合液也能達(dá)到溶解的目的，但不利之處是有氯氣生成，污染較大，化學(xué)方程式為2LiCoO₂+8HCl=2LiCl+2CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O．
（5）生成Li₂CO₃的化學(xué)反應(yīng)方程式為Li₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+Li₂CO₃↓．已知Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度升高而減小，最后一步過濾時應(yīng)該趁熱．

Answer 1

分析 鋁鈷膜廢料中含有LiCo0₂和鋁箔，將廢料先用堿液浸泡，將Al充分溶解，過濾后得到的濾液為含有偏鋁酸鈉，濾渣為LiCo0₂；通過調(diào)節(jié)濾液的pH，將偏鋁酸鈉轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀；將濾渣用雙氧水、硫酸處理后生成Li₂SO₄、CoSO₄，反應(yīng)的離子方程式為：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，通過操作分別分離出Li₂SO₄、CoSO₄，通過濃縮、加入飽和碳酸鈉溶液后過濾，最后得到碳酸鋰固體，
（1）根據(jù)工藝流程的最終產(chǎn)物可判斷回收到的產(chǎn)物，應(yīng)為Al（OH）₃、CoSO₄、Li₂CO₃；
（2）從金屬鋰的化學(xué)性質(zhì)分析，鋰為活潑金屬；
（3）二氧化碳與偏鋁酸根離子反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，且不需要調(diào)節(jié)溶液的pH；
（4）根據(jù)所加入的反應(yīng)物以及生成物結(jié)合質(zhì)量守恒定律來書寫化學(xué)方程式；由題中信息知LiCoO₂具有強(qiáng)氧化性，加入鹽酸有污染性氣體氯氣生成；
（5）根據(jù)質(zhì)量守恒定律來書寫化學(xué)方程式，Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度的升高而減小，應(yīng)趁熱過濾．

解答 解：鋁鈷膜廢料中含有LiCo0₂和鋁箔，將廢料先用堿液浸泡，將Al充分溶解，過濾后得到的濾液為含有偏鋁酸鈉，濾渣為LiCo0₂；通過調(diào)節(jié)濾液的pH，將偏鋁酸鈉轉(zhuǎn)化成氫氧化鋁沉淀；將濾渣用雙氧水、硫酸處理后生成Li₂SO₄、CoSO₄，反應(yīng)的離子方程式為：2LiCoO₂+H₂O₂+3H₂SO₄=Li₂SO₄+2CoSO₄+O₂↑+4H₂O，通過操作分別分離出Li₂SO₄、CoSO₄，通過濃縮、加入飽和碳酸鈉溶液后過濾，最后得到碳酸鋰固體，
（1）工藝流程的最終產(chǎn)物為：Al（OH）₃、CoSO₄、Li₂CO₃，
故答案為：Al（OH）₃．CoSO₄．Li₂CO₃；
（2）金屬鋰性質(zhì)活潑，易與氧氣、水發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)隔絕空氣和水分，
故答案為：隔絕空氣和水分；
（3）偏鋁酸根離子與二氧化碳反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀，可以通入足量的CO₂氣體，不需要調(diào)節(jié)溶液的pH，反應(yīng)的離子方程式為：AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₂+HCO₃^-，
故答案為：通入足量的CO₂氣體； AlO₂^-+CO₂+2H₂O=Al（OH）₂+HCO₃^-；
（4）由題中信息知LiCoO₂具有強(qiáng)氧化性，加入鹽酸有污染性氣體氯氣生成，反應(yīng)的離子方程式為：2LiCoO₂+8HCl=2LiCl+2CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O，
故答案為：有氯氣生成，污染較大；2LiCoO₂+8HCl=2LiCl+2CoCl₂+Cl₂↑+4H₂O；
（5））碳酸鋰難溶，生成Li₂CO₃的化學(xué)反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)，方程式為：Li₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+Li₂CO₃↓；
Li₂CO₃在水中的溶解度隨著溫度的升高而減小，應(yīng)趁熱過濾，
故答案為：Li₂SO₄+Na₂CO₃=Na₂SO₄+Li₂CO₃↓；趁熱．

點評 本題考查物質(zhì)的分離與提純方法的綜合應(yīng)用及物質(zhì)的制備方案的設(shè)計，題目難度中等，涉及金屬的回收、環(huán)境保護(hù)、氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離提純和除雜等知識，題目較為綜合，做題時注意仔細(xì)審題，從題目中獲取關(guān)鍵信息．